船闸行程开关失效分析

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　　摘  要：行程开关故障一般分为两种：（1）操作头已经被碰撞，而触点系统却不发生动作。（2）操作头未被碰撞，而触点系统自行发生动作。本文针对两种故障类型分别给予分析和解决办法。
　　关键词：行程开关;故障;解决对策
　　中图分类号：U64   文献标识码：A       文章编号：1671-2064（2019）24-0000-00
　　1行程开关在船闸电气控制过程中的作用
　　 行程开关，又称限位开关，是一种小电流主令电器。由操作头、触点系统和外壳。组成其原理是利用机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来控制机械运动的位置或行程，使控制对象按设定的位置或行程进行停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。
　　 在船闸运行过程中，行程开关一般用于闸门、阀门的停止和变速。例如：当闸门开启或关闭到行程开关的位置时，会触碰到行程开关的操作头，行程开关的触点系统就会动作，同时发出信号至船闸的控制系统，闸门的运行动作就会被停止，该行程开关会被命名为开终、关终限位。而变速限位则是将行程开关安装在闸、阀门需要变速的地方。行程开关虽然体积小，但是在船闸控制系统中却发挥着重要的作用。
　　2故障现象及危害
　　行程开关作为一个普通的电气元件，在长时间的使用中，必然伴随着损耗甚至故障。经过长期总结，发现故障一般分为两种：
　　第一种：操作头已经被碰撞，而触点系统却不发生动作。
　　例如闸门在开启到开终位置时，行程开关未动作，闸门就会继续开启，而事实上闸门已经撞击到门库，此时的闸门电机已经超负荷运行，在这种情况下极容易将闸门电机烧毁，造成事故的发生，同时闸门对门库墙的持续顶撞也对门库墙形成一定程度破坏。
　　第二种：操作头未被碰撞，而触点系统自行发生动作。
　　例如上游阀门的关终限位并未处于关终状态，而关终限位发生故障，触点系统自行发生动作，发出上游阀门关终信号。与此同时闸门处于关终状态，控制系统无法区分真实情况，认为上游处于闸门、阀门全部处于关终状态，会发出闭锁信号，下游就会开启阀门，于是上下游出现了贯通的情况，如果故障发生在夜晚，该故障更不易被发现。在上下游水流增大到一定程度时，闸阀门将无法正常关闭。此种故障为通闸，在不允许通闸的船闸极易造成严重后果。
　　3故障解决对策
　　针对故障发生的原因，第一种故障的解决思路是从电机电流的角度出发，，即通过电机电流互感器读取闸门电机的电流来检测闸、阀门的运行情况。如果闸、阀门发生卡阻或者已经撞击到门库墙，电机的电流会大幅度增大。一旦检测到电流值超过电机的额定电流，控制系统则发出指令，立即停止电机的运行，从而保证船闸运行现场的安全。另一种解决方法是从开度仪考虑，读取闸、阀门的开度，其开度值如果超出设定的范围，则控制系统发出指令，停止电机运行。将两种方法相结合，能更好的解决问题，保障安全。
　　第二种故障则不容易被发现，一般情况下控制系统也很难辨别，因此本文针对第二种故障现象提出解决办法。
　　此前在第二种故障描述中提到的阀门并非真正处于关终状态现象，暂称为假关终。该现象是由于行程开关的操作头未被碰撞，而触点系统自行发生动作。其原因有：1、机械式操作头有卡阻，无法恢复至中间位置。2、机械式触点系统发生短接（例如进水）3、光电式操作头有异物阻挡了光线的连通。以上无论是哪种，都影响了行程开关的状态。
　　如果用开度仪的值来判断开、关终状态，本是可行方法，但目前有很多控制系统在程序中写了如下的程序：若阀门发出开终信号，则将阀门开度值强制设为100%，如果阀门发出关终信号，则将阀门开度值强制设为0%。该强制行为是为了将组态软件的显示效果更为逼真。因此，我们无法从开度值上来根本解决假关终的问题。
　　而将阀门关终信号由关终状态变为非关终状态的，必定是开阀动作，因此只需要读取阀门的开阀动作后延时数秒，然后读取关终信号，如果关终信号仍然为关终，则可判定关终信号已经失灵，发出了“假关终”的信号，控制系统可给予相关提示或者停止电机运行。若阀门的关终信号和开终信号同时发出，则必然有一个行程开关失灵。
　　由于阀门的启闭机可能是液压式，则电机启动至开阀动作有一定时间的延时，因此检测行程开关的延时时间需要适当加长
　　目前有的船闸控制系统采用双限位的方法，双限位组合增加了故障發生率，有的组合没有提高可靠性反而降低安全性能，如关限位并联。有的组合是以增加故障率来提高安全可靠性，双限位没有从根本上解决问题。通过以上对行程开关故障的对策分析可以看出，在不增加成本的情况下采用软件故障诊断办法就可以实现船闸控制系统更可靠、安全的运行。
　　 该程序已经应用于邵伯三线船闸控制系统中，系统将“行程开关故障”归类于“故障处理”模块中，进行停机处理，同时系统给予提示。由于邵伯一、二线船闸也出现过“假关终”的行程开关故障，计划在以后将该程序应用于一、二线船闸，进一步确保船闸运行现场的安全畅通。
　　收稿日期：2019-11-15
　　作者简介：窦立（1982—），男，江苏扬州人，本科，工程师，研究方向：电气自动化。
　　 Failure Analysis of lock Travel Switch
　　
　　DOU Li
　　 （Shaobo shiplock management office， Yangzhou Jiangsu   225261）
　　
　　Abstract： There are two kinds of travel switch faults： （1） the operating head has been collided， but the contact system does not act. （2） the operating head is not collided， and the contact system acts on its own. In this paper， two types of faults are analyzed and solved.
　　Key words： travel switch; fault; solution
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